CN104699340A - 一种阵列基板、触控显示装置和触控驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列基板、触控显示装置和触控驱动方法。该阵列基板的公共电极层包括相互绝缘且交叉设置的多个触控驱动电极和多个公共电极，该触控驱动电极用于分时地加载公共电极信号和触控扫描信号，触控驱动电极包括沿触控驱动电极的延伸方向间隔设置的多个触控驱动子电极，各触控驱动子电极位于相邻的公共电极之间，该阵列基板还包括：与数据线或栅线同层设置的多条触控驱动线，在与触控驱动线的延伸方向垂直的方向上，每两个相邻的像素单元之间均设有一条触控驱动线，每个触控驱动电极的各触控驱动子电极通过多条触控驱动线电连接。本发明实施例可以在降低触控驱动电极的信号传输负载的同时，降低生产成本，提高生产效率。

Description

一种阵列基板、触控显示装置和触控驱动方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种阵列基板、触控显示装置和触控驱动方法。

背景技术

内嵌式触摸屏是一种将触摸屏和显示屏集成为一体的装置，其将触摸驱动电极和触摸感应电极集成在显示屏中，同时实现触控和图像显示的功能。由于内嵌式触摸屏具有结构简单、轻、薄等特点，已经逐渐成为显示领域的主流。

现有的电容式内嵌触摸屏通常有两种实现方式，一种是在现有的阵列基板上直接另外增加触控驱动电极和触控感应电极，即在阵列基板的表面制作两层相互异面相交的条状ITO(Indium Tin Oxides，氧化铟锡)电极，这两层ITO电极分别作为触摸屏的触控驱动电极和触控感应电极；另一种是以阵列基板上的部分公共电极作为触控驱动电极，在彩膜基板上增加额外的触控感应电极。触控驱动电极和触控感应电极的异面相交处形成互电容。

在制备以上用于电容式内嵌触摸屏的阵列基板时，需要采用额外的工艺降低触控驱动电极的对地电容(例如触控驱动电极对栅线以及数据线的电容)，以降低触控驱动电极的信号传输负载，所以制备成本高且生产效率低。

发明内容

本发明实施例提供了一种阵列基板、触控显示装置和触控驱动方法，其可以在降低触控驱动电极的信号传输负载的同时，降低电容式内嵌触摸屏的阵列基板的生产成本，提高生产效率。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种阵列基板，包括公共电极层，所述公共电极层包括相互绝缘的多个触控驱动电极和多个公共电极，所述触控驱动电极和所述公共电极交叉设置，所述触控驱动电极用于分时地加载公共电极信号和触控扫描信号，所述触控驱动电极包括沿所述触控驱动电极的延伸方向间隔设置的多个触控驱动子电极，各所述触控驱动子电极位于相邻的所述公共电极之间，所述阵列基板上形成有呈矩阵排列的多个像素单元，所述阵列基板还包括：与所述阵列基板的数据线或栅线同层设置的多条触控驱动线，所述触控驱动线的延伸方向与所述触控驱动电极的延伸方向相同，在与所述触控驱动线的延伸方向垂直的方向上，每两个相邻的像素单元之间均设有一条所述触控驱动线，每个所述触控驱动电极的各触控驱动子电极通过多条所述触控驱动线电连接。

优选地，与同一个所述触控驱动电极电连接的多条所述触控驱动线的两端连接在一起。

优选地，每条所述触控驱动线通过至少一个过孔与对应的各所述触控驱动子电极连接。

优选地，所述触控驱动线为Mo/Al/Mo叠层结构。

可选地，当所述触控驱动线与所述数据线同层设置时，所述公共电极沿着所述像素单元的行方向延伸，所述触控驱动电极沿着所述像素单元的列方向延伸；或者，当所述触控驱动线与所述栅线同层设置时，所述公共电极沿着所述像素单元的列方向延伸，所述触控驱动电极沿着所述像素单元的行方向延伸。

优选地，所述阵列基板还包括多条公共电极信号线，各所述公共电极与所述公共电极信号线电连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种触控显示装置，包括对向基板、阵列基板和位于所述对向基板和所述阵列基板之间的液晶层，所述阵列基板为前述阵列基板。

优选地，所述对向基板包括多个触控感应电极，各所述触控感应电极在所述阵列基板上的正投影位于所述公共电极所在区域内。

优选地，所述对向基板为彩膜基板。

优选地，所述触控感应电极位于所述彩膜基板的黑矩阵区域内。

第三方面，本发明实施例还提供了一种触控驱动方法，包括：

在显示时间段，对触控驱动电极施加公共电极信号；

在触控时间段，对数据线和栅线中的至少一个以及所述触控驱动电极施加触控扫描信号。

优选地，在所述触控时间段，对所述数据线以及所述触控驱动电极施加触控扫描信号。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例将触控驱动电极设置为由沿触控驱动电极的延伸方向上间隔设置的多个触控驱动子电极，并且在与触控驱动线的延伸方向垂直的方向上，每两个相邻的像素单元之间均设有一条触控驱动线，由于触控精度通常比显示精度大很多，所以一个触控驱动子电极会对应多条触控驱动线，进而每个触控驱动电极的各触控驱动子电极通过多条触控驱动线电连接，从而能够最大限度地减小触控驱动电极的电阻，因而可以降低触控驱动电极的信号传输负载，提高电极传输信号的速度。并且，本发明实施例将触控驱动线与数据线或者栅线同层设置，使得在制备阵列基板时，不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成触控驱动线和数据线的图形，从而能够节省制备成本，提升产品附加值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种阵列基板的俯视结构示意图；

图2是本发明实施例提供的阵列基板的局部放大俯视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的阵列基板沿图2中A-A’线的截面示意图；

图4显示了本发明实施例提供的又一阵列基板的俯视结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种阵列基板的制备方法的流程图；

图6是本发明实施例提供的又一阵列基板的制备方法的流程图；

图7是本发明实施例提供的触控显示装置的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的触控驱动方法的流程图；

图9是本发明实施例提供的触控驱动方法的驱动时序图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。附图中各层薄膜的厚度和形状不反映阵列基板的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

图1为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图。参见图1，本发明实施例提供的阵列基板包括公共电极层，公共电极层包括相互绝缘的多个触控驱动电极11和多个公共电极12，触控驱动电极11和公共电极12交叉设置，触控驱动电极11用于分时地加载公共电极信号和触控扫描信号，触控驱动电极11包括沿触控驱动电极11的延伸方向间隔设置的多个触控驱动子电极111，各触控驱动子电极111位于相邻的公共电极12之间。

在本发明实施例中，将阵列基板中整面的公共电极层分割，形成相互绝缘且交叉设置的多个触控驱动电极11和多个公共电极12。对触控驱动电极11进行分时驱动，以实现触控功能和显示功能。即在需要实现触控功能时，向触控驱动电极11加载触控扫描信号；在需要实现显示功能时，向公共电极12和触控驱动电极11同时加载公共电极信号。触控和显示阶段采用分时驱动的方式，一方面可以将显示驱动和触控驱动的芯片整合为一体，降低生产成本；另一方面也能够降低显示和触控的相互干扰，提高画面品质和触控准确性。

本发明实施例的阵列基板还包括与阵列基板的数据线同层设置的多条触控驱动线13，每个触控驱动电极11的各触控驱动子电极111通过多条触控驱动线13电连接。例如，图1中四条触控驱动线13与同一个触控驱动电极11的触控驱动子电极111电连接。在具体实施时，每条触控驱动线通过至少一个过孔与对应的各触控驱动子电极连接，例如2个。本发明实施例提供的由多个触控驱动子电极111组成的触控驱动电极11与触控驱动电极线13电连接，由于公共电极层一般采用ITO材料制成，而ITO材料的电阻较高，触控驱动线13与触控驱动电极11电连接后，相当于将ITO电极和多个由触控驱动线13组成的金属并联，这样能够减小触控驱动电极11的电阻，因而可以降低触控驱动电极11的信号传输负载，提高电极传输信号的速度。

结合图2，本发明实施例的阵列基板上形成有呈矩阵排列的多个像素单元21，图2中仅以2个像素单元21为例进行说明。从图2中可以看出，一条触控驱动线13设置在相邻的两个像素单元之间，触控驱动线13的延伸方向与数据线14的延伸方向相同且与数据线间隔设置。按照相同的方式，在与触控驱动线13的延伸方向垂直的方向上，每两个相邻的像素单元21之间均设有一条触控驱动线13。由于本发明实施例在每两个相邻的像素单元之间都设有一条触控驱动线，而通常显示精度要远大于触控精度，所以每个触控驱动单元都会对应有多条触控驱动线，并且每个触控驱动单元都与对应的多条触控驱动线电连接，这样，可以使得触控驱动线13与触控驱动子电极111的连接更好，并且可以最大限度地减小触控驱动电极11的电阻，进而减小触控驱动线13相互的串扰。此外，由于触控驱动线13不从边框走线，所以可以实现窄边框设计。

需要说明的是，在本发明实施例中，图2中的每个像素单元21都包括三个亚像素单元21a，若不考虑对显示效果的影响，还可以在相邻的亚像素单元21a之间也设置触控驱动线，进一步增加触控驱动线的数量。

在本发明实施例中，与同一个触控驱动电极11电连接的多条触控驱动线13的两端连接在一起。例如，图1中，与同一个触控驱动电极11电连接的四条触控驱动线13的两端连接在一起。与同一个触控驱动电极11电连接的多条触控驱动线13的两端连接在一起，可以提高信号传输的同步程度，并且抗干扰能力更强，进而可以进一步提高画面品质。

图3是本发明实施例提供的阵列基板沿图2中A-A’线的截面示意图。如图3所示，本发明实施例的阵列基板包括：基板31；形成在基板31上的栅线15(见图2)；以覆盖的形式形成在栅线15上的栅绝缘层32；形成在栅绝缘层32上的有源层(图未示)、像素电极33、源漏电极(图未示)、数据线14和触控驱动线13；以覆盖的形式形成的绝缘层34；形成在绝缘层35上的公共电极层36。

从图3可以看出，本发明实施例中的触控驱动线13与数据线14同层设置，触控驱动线13的延伸方向与数据线14的延伸方向相同且与数据线14间隔设置。触控驱动线13与数据线14同层设置，使得在制备阵列基板时，不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成触控驱动线13和数据线14的图形，从而能够节省制备成本，提升产品附加值。

在具体实施时，触控驱动电极11可以沿着像素单元21的列方向延伸，由于触控驱动线13的延伸方向与触控驱动电极11的延伸方向相同，则触控驱动线13也可以沿着像素单元21的列方向延伸，此时，触控驱动线13位于相邻列的像素单元21之间的间隙处。

由于在本实施例中，触控驱动线13与数据线14同层设置，所以触控驱动线13的延伸方向与数据线14的延伸方向相同，而通常数据线14沿着像素单元21的列方向延伸，所以本实施例将以触控驱动电极11和数据线14均沿着像素单元21的列方向延伸为例进行说明。具体地，由于触控驱动电极11和公共电极12相互绝缘且交叉设置，如图1所示，各公共电极12沿着像素单元21的行方向延伸。在具体实施时，可以将各公共电极12设置为条状电极。

优选地，触控驱动线13可以为Mo/Al/Mo叠层结构，由于Al的电阻较小而Mo的抗氧化能力较强，所以采用这种叠层结构能够保证信号传输速度并提高使用寿命。当然，触控驱动线13也可以为一种金属，例如Al、Cu等的单层结构。

具体地，本发明实施例的阵列基板还可以包括多条公共电极信号线(图未示)，各公共电极12与公共电极信号线电连接。在具体实施时，公共电极信号线可以沿着像素单元21的行方向延伸，即各公共电极信号线贯穿对应的公共电极12。当然，各公共电极信号线还可以沿着像素单元21的列方向延伸，各公共电极信号线位于相邻行的像素单元21之间的间隙处，在此不具体限定公共电极信号线的延伸方向。

较佳地，在各公共电极信号线沿着像素单元21的行方向延伸时，公共电极信号线可以与阵列基板的栅线同层设置，各公共电极信号线通过至少一个过孔与对应的各公共电极12电连接。这样，在制备阵列基板时不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成公共电极信号线和栅线的图形，能够节省制备成本，提升产品附加值。

进一步地，由于公共电极层一般采用ITO材料制成，而ITO材料的电阻较高，由金属制备的公共电极信号线与各公共电极12电连接后，相当于将ITO电极和多个由公共电极信号线组成的金属并联，这样能够最大限度得减小公共电极12电阻，从而提高电极传递信号时的速度。

图4显示了本发明又提供的又一阵列基板的俯视结构示意图。图4所示的阵列基板的结构与图1-3所示阵列基板的结构基本相同，不同之处在于，本实施例中的触控驱动线13与阵列基板的栅线同层设置。

由于在本实施例中，触控驱动线13与栅线同层设置，所以触控驱动线13的延伸方向与栅线的延伸方向相同，而通常栅线沿着像素单元21的行方向延伸，所以本实施例将以触控驱动电极11和栅线均沿着像素单元21的行方向延伸为例进行说明。

故而在图4所示的实施例中，触控驱动电极11沿着像素单元21的行方向延伸，此时，触控驱动线13也沿着像素单元21的行方向延伸，触控驱动线13位于相邻行的像素单元21之间的间隙处。同样地，由于触控驱动电极11和公共电极12相互绝缘且交叉设置，如图4所示，各公共电极12沿着像素单元21的列方向延伸。在具体实施时，可以将各公共电极12设置为条状电极。

本发明实施例中的触控驱动线与栅线同层设置，触控驱动线与数据线同层设置，使得在制备阵列基板时，不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成触控驱动线和数据线的图形，从而能够节省制备成本，提升产品附加值。并且，本发明实施例提供的由多个触控驱动子电极组成的触控驱动电极与触控驱动电极线电连接，由于公共电极层一般采用ITO材料制成，而ITO材料的电阻较高，触控驱动线与触控驱动电极电连接后，相当于将ITO电极和多个由触控驱动线组成的金属并联，这样能够最大限度得减小触控驱动电极的电阻，因而可以降低触控驱动电极的信号传输负载，提高电极传输信号的速度。

本发明实施例提供了一种阵列基板的制备方法，可用于制造前述图1-3所示实施例提供的阵列基板，参见图5，该制备方法包括：

步骤401：提供一基板。

步骤402：形成包括栅线的图形。

具体地，若公共电极信号线与栅线同层设置，则步骤402中的图形还包括公共电极信号线。

步骤403：形成栅绝缘层。

步骤404：形成有源层。

步骤405：形成像素电极。

步骤406：形成包括源极、漏极、数据线和触控驱动线的图形。

其中，触控驱动线的延伸方向与数据线的延伸方向相同，且触控驱动线与数据线间隔设置。

步骤407：形成绝缘层，并在绝缘层中对应触控驱动线的位置形成过孔。

步骤408：形成公共电极层，公共电极层包括相互绝缘的多个触控驱动电极和多个公共电极，触控驱动电极和公共电极交叉设置，触控驱动电极用于分时地加载公共电极信号和触控扫描信号，触控驱动电极包括沿触控驱动电极的延伸方向间隔设置的多个触控驱动子电极，各触控驱动子电极位于相邻的公共电极之间，每个触控驱动电极的各触控驱动子电极通过多条触控驱动线电连接。

在以上步骤中，步骤402、404、405、406、407和408分别采用了一次掩膜光刻工艺，制作工艺步骤少，从而可以提高生产效率。

本发明实施例提供了一种阵列基板的制备方法，可用于制造前述图4所示实施例提供的阵列基板，参见图6，该制备方法包括：

步骤401’：提供一基板。

步骤402’：形成包括栅线和触控驱动线的图形。

其中，触控驱动线的延伸方向与数据线的延伸方向相同，且触控驱动线与数据线间隔设置。

具体地，若公共电极信号线与栅线同层设置，则步骤402’中的图形还包括公共电极信号线。

步骤403’：形成栅绝缘层。

步骤404’：形成有源层。

步骤405’：形成像素电极。

步骤406’：形成包括源极、漏极和数据线的图形。

步骤407’：形成绝缘层，并在绝缘层中对应触控驱动线的位置形成过孔。

步骤408’：形成公共电极层，公共电极层包括相互绝缘的多个触控驱动电极和多个公共电极，触控驱动电极和公共电极交叉设置，触控驱动电极用于分时地加载公共电极信号和触控扫描信号，触控驱动电极包括沿触控驱动电极的延伸方向间隔设置的多个触控驱动子电极，各触控驱动子电极位于相邻的公共电极之间，每个触控驱动电极的各触控驱动子电极通过多条触控驱动线电连接。

在以上步骤中，步骤402’、404’、405’、406’、407’和408’分别采用了一次掩膜光刻工艺，制作工艺步骤少，从而可以提高生产效率。

本发明实施例还提供了一种触控显示装置，即电容式内嵌触摸屏，参见图7，该触控显示装置包括对向基板1、阵列基板2和位于对向基板1和阵列基板2之间的液晶层3，阵列基板2为前述任一实施例提供的阵列基板。阵列基板包括公共电极层，公共电极层包括触控驱动电极4和公共电极5，触控驱动电极4和公共电极5的布置方式参见前述实施例，在此不再赘述。

其中，对向基板1包括多个触控感应电极6，各触控感应电极6在阵列基板2上的正投影位于公共电极5所在区域内。这样可以避免触控感应电极6和触控驱动电极4之间产生正对面积，从而可以提高触控感应的准确性。

对向基板2为彩膜基板。此时，触控感应电极位于彩膜基板上，而触控驱动电极位于阵列基板上，该触控显示装置为ADS(Advanced super DimensionSwitch，高级超维场开关)型的内嵌式触摸屏。其中，ADS技术通过同一平面内狭缝电极边缘锁产生的电场以及狭缝电极层与板状电极层间产生的电场形成多维电场，使液晶盒内狭缝电极间、电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转，从而提高了液晶工作效率并增大了透光效率。高级超维场转换技术可以提高TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，薄膜晶体管液晶显示器)产品的画面品质，具有高分辨率、高透过率、低功耗、宽视角、高开口率、低色差、无挤压水波纹(push Mura)等优点。

触控感应电极可以位于彩膜基板的黑矩阵区域内，从而不会对显示器的开口率产生影响，也不会影响显示器的光透过率。具体地，可以位于彩膜基板的衬底与黑矩阵区域之间，也可以位于彩膜基板的黑矩阵区域面向液晶层的一面。

在具体实施时，本发明实施例提供的触控显示装置可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

本发明实施例还提供了一种基于前述结构的阵列基板或触控显示装置的触控驱动方法，参见图8，该触控驱动方法包括：

步骤601：在显示时间段，对触控驱动电极施加公共电极信号。

步骤602：在触控时间段，对数据线和栅线中的至少一个以及触控驱动电极施加触控扫描信号。

结合图9所示的驱动时序，将触摸屏显示每一帧的时间分成显示时间段和触控时间段。在显示时间段，对触摸屏中的每条栅线Gate1、Gate2……Gaten依次施加栅扫描信号，对数据线Data1～n施加灰阶信号，相应地此时触控驱动电极Tx作为公共电极，与触控驱动电极连接的IC芯片向其提供恒定的公共电极信号，实现液晶显示功能。在触控时间段，触控驱动电极连接的IC芯片向其提供触控扫描信号T1、T2……Tn，同时各触控感应电极分别进行侦测触控感应信号，实现触控功能。在触控时间段，触控显示装置中的每条栅线和数据信号线无信号输入。并且，在公共电极层中的各公共电极在显示时间段和触控时间段始终加载公共电极信号，或者，在显示时间段向各公共电极加载公共电极信号，在触控时间段各公共电极接地或者悬空处理，该悬空处理指无信号输入。在图9中，在触控时间段，同时向数据线、栅线和触控驱动电极施加了触控扫描信号。此时，数据线、栅线和触控驱动电极等电位，从而触控驱动电极与数据线之间以及触控驱动电极与栅线之间不存在寄生电容，从而可以进一步降低信号传输负载。

然而，更优选的是，在触控时间段，仅对数据线和触控驱动电极同时施加触控扫描信号，此时，可以消除大部分寄生电容，同时可以避免对栅线施加触控驱动信号时产生的触控驱动线之间的串扰现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种阵列基板，包括公共电极层，所述公共电极层包括相互绝缘的多个触控驱动电极和多个公共电极，所述触控驱动电极和所述公共电极交叉设置，所述触控驱动电极用于分时地加载公共电极信号和触控扫描信号，所述触控驱动电极包括沿所述触控驱动电极的延伸方向间隔设置的多个触控驱动子电极，各所述触控驱动子电极位于相邻的所述公共电极之间，所述阵列基板上形成有呈矩阵排列的多个像素单元，其特征在于，

所述阵列基板还包括：与所述阵列基板的数据线或栅线同层设置的多条触控驱动线，所述触控驱动线的延伸方向与所述触控驱动电极的延伸方向相同，在与所述触控驱动线的延伸方向垂直的方向上，每两个相邻的像素单元之间均设有一条所述触控驱动线，每个所述触控驱动电极的各触控驱动子电极通过多条所述触控驱动线电连接。

2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，与同一个所述触控驱动电极电连接的多条所述触控驱动线的两端连接在一起。

3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，每条所述触控驱动线通过至少一个过孔与对应的各所述触控驱动子电极连接。

4.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述触控驱动线为Mo/Al/Mo叠层结构。

5.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，当所述触控驱动线与所述数据线同层设置时，所述公共电极沿着所述像素单元的行方向延伸，所述触控驱动电极沿着所述像素单元的列方向延伸；或者，

当所述触控驱动线与所述栅线同层设置时，所述公共电极沿着所述像素单元的列方向延伸，所述触控驱动电极沿着所述像素单元的行方向延伸。

6.根据权利要求5所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括多条公共电极信号线，各所述公共电极与所述公共电极信号线电连接。

7.一种触控显示装置，包括对向基板、阵列基板和位于所述对向基板和所述阵列基板之间的液晶层，其特征在于，所述阵列基板为如权利要求1-6任一项所述的阵列基板。

8.根据权利要求7所述的触控显示装置，其特征在于，所述对向基板包括多个触控感应电极，各所述触控感应电极在所述阵列基板上的正投影位于所述公共电极所在区域内。

9.根据权利要求8所述的触控显示装置，其特征在于，所述对向基板为彩膜基板。

10.根据权利要求9所述的触控显示装置，其特征在于，所述触控感应电极位于所述彩膜基板的黑矩阵区域内。

11.一种触控驱动方法，其特征在于，包括：

在显示时间段，对触控驱动电极施加公共电极信号；

在触控时间段，对数据线和栅线中的至少一个以及所述触控驱动电极施加触控扫描信号。

12.根据权利要求11所述的触控驱动方法，其特征在于，在所述触控时间段，对所述数据线以及所述触控驱动电极施加触控扫描信号。